Nous proposons dans ce rapport une méthode 3D d'estimation du flot optique conduisant à un recalage non-rigide mono-modalité de volumes cérébraux. La formulation énergétique du problème est enrichie par l'utilisation d'estimateurs robustes. De plus un schéma d'optimisation efficace, multirésolution et multigrille, est proposé afin d'accélérer la recherche et d'améliorer la qualité de l'estimation. Une segmentation anatomique du cortex est introduite dans le partitionnement adaptatif sur lequel repose la minimisation multigrille, afin de limiter l'estimation à un support cohérent, d'accélérer l'algorithme et de raffiner l'estimation dans les zones importantes. Les apports de cette méthode sont démontrés sur des données réelles et ses performances sont quantitativement évaluées sur des données simulées.